[发明专利]一种基于氧掺杂碲化锌纳米线阵列的太阳电池及制备方法

摘要

本发明公开了基于氧掺杂碲化锌纳米线阵列的太阳电池，自上而下依次为包裹了氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列顶端的n型AZO透明导电薄膜、氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列、包裹纳米线底端的PMDS支撑层和p型掺杂高导单晶硅层衬底，利用具有中间带特性的氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列作为光电吸收层；在AZO透明导电薄膜和p型掺杂高导单晶硅层分别引出电极。

主权项

一种太阳电池制备方法，其特征是太阳电池为基于氧掺杂碲化锌纳米线阵列，自上而下依次为：包裹了氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列顶端的n型AZO透明导电薄膜、氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列、包裹纳米线底端的PMDS支撑层和p 型掺杂高导单晶硅层衬底，利用具有中间带特性的氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列作为光电吸收层；在AZO透明导电薄膜和p 型掺杂高导单晶硅层分别引出电极；氧掺杂碲化锌纳米线阵列高度为5~10μm，纳米线直径为100‑300nm，氧掺杂碲化锌中氧扩散掺杂浓度为1‑5%,扩散层厚度在20~100nm；碲化锌厚度为10~50nm；氧化锌、氧掺杂碲化锌、碲化锌三者形成同轴包覆结构，氧化锌在最外层；每平方微米衬底表面上能观察到的氧掺杂碲化锌纳米线数量在2根以上；氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌三层同轴包覆的纳米线阵列的物理气相沉积在多温区管式炉中完成；碲化锌源是粉末状碲化锌晶体，置于气流的上游并且位于管式炉的一个温区加热段的中央；沉积碲化锌纳米线的衬底置于碲化锌源的下游并且位于一个温区加热段中央或两加热段之间；沉积过程中多个加热段同时升温以保证管式炉内温度分布均匀恒定,且保证蒸发源温度维持在780~900℃，衬底温度维持在380~450℃，保温30~90分钟，制备出均匀无缺陷的碲化锌纳米线；沉积碲化锌所用催化剂金或者铋，由电子束蒸发或磁控溅射工艺，镀在用于沉积碲化锌的衬底上，再经退火形成直径25~100nm的颗粒；气相输运碲化锌的输运气体使用高纯氮气，流量由气体流量计精确控制在50~200sccm，由碲化锌源流向衬底；衬底表面与气相输运碲化锌的气流呈50°~80°角；在完成碲化锌纳米线的沉积后，将管式炉内气氛置换为氧气与氮气的混合气，升温并维持在200~300℃，保温2~20小时得到氧掺杂碲化锌；氧化锌/氧掺杂碲化锌/碲化锌同轴包覆纳米线阵列通过对碲化锌纳米线阵列在氧气与氮气的混合气氛下退火制备而成。